[发明专利]生产高纯铝初级基底金属的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电解生产铝初级基底金属的方法。

背景技术过去铝基底金属主要是用霍尔-赫罗尔特电解炼铝法来生产。在霍尔-赫罗尔特电解炼铝法中，矾土，即氧化铝以及阳极用的碳材料分别被用作主要原料和辅助原料。

矾土通常是用含矾土的矿石如铝土矿借助于碱抽出法和煅烧而制成，以粉末状态输入电解槽。用上述办法制备出来的矾土通常其纯度约为98.5重量％。矾土中含有水汽，还含有诸如Fe、Si、Ga、V和Ti等的金属氧化物各为凡十至几百ppm，如表1所示。

用作辅助原料的阳极用碳材料是用煅烧的焦炭与粘结剂按预定比例混合而压制成煤砖并送入电解槽中阳极的顶部。此外，这些材料有时可被事先压制并安放在电解槽中。阳极用碳材料随着矾土(氧化铝)的电解减少而被消耗。用于阳极中的碳材料是焦炭和沥青的混合物，并含有诸如Fe、Si、V和Ti等的氧化物约各为几百ppm。这是因为焦炭和沥青的正常纯度为如2所示。

虽然矾土(主要原料)和阳极用碳材料(辅助原料)中的杂质含量在电解时已部分地被除去，但仍有相当的数量被转移到了产品中。其结果是，电解所得的初级铝的最大纯度为99.9重量％(以下称为3N)。

在本说明书中，把铝基底金属的纯度定义为从100重量％减除主要杂质元素Si、Fe、Cu、Ni、Ti、Mn、V、Sn、Zn、Cr、Pb、Zr、Bi和Ga(14种元素)的总含量后所得的值。

另一方面，在电解电容器、磁盘等领域，近年已日益要求使用高纯度的铝，纯度约3N的铝已不能满足电容器、磁盘等的特性的要求；已日益要求高纯铝具有至少99.95％的纯度(以下称为3N5)。

表1矾土通常含有杂质元素含量

    杂质元素  含量(ppm)    Si    60-350    Fe    30-200    Cu    0-20    Ni    0-20    Ti    0-60    Mn    0-30    V    0-30    Sn    0-30    Zn    0-60    Cr    0-30    Pb    0-30    Zr    0-15    Bi    0-10    Ga    30-200